專利名稱：大型橫梁鑄件的設計方法
技術領域：
本發明涉及一種大型橫梁鑄件的設計方法。
背景技術：
目前，不少橫梁采用了砂型鑄造工藝，但是橫梁是一種長型零件，尤其是寬度大于 1400mm、高度大于900mm、長度大于9000mm的大型橫梁鑄件，由于其零件本身超長， 很容易變形報廢。因此在鑄造時，鑄件的變形量主要取決于殘余應力的大小、鑄件結構 剛性是否合理、砂箱剛性是否合理、鑄件的長度、型砂強度及澆注溫度等等，只要其中 有一種或一種以上的因素達不到要求就很有可能發生鑄件變形，最終導致鑄件報廢，即 降低鑄件成品的合格率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能提高鑄件成品合格率的大型橫梁鑄件的 設計方法。
為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種大型橫梁鑄件的設計方法，它包括 以下幾個步驟
① 先進行模具設計及分型面的確定，即所述的模具采用三箱造型，模型底框采用 厚方管焊接而成，且長度方向采用整根方管制成，在型板上鋪兩層木板和一層膠合板； 模具各自安裝在中、下箱型板中，然后與底框固緊
② 澆注位置的確定，即內澆口數量為兩個，設在鑄件長度方向的單側中心部位；
③ 工藝參數的確定，即鑄件上部、下部和側面各留有機械加工余量，鑄件砂芯為 有芯頭砂芯，且在上箱非加工面上安放了泥芯撐；
④ 澆注系統的設計，即采用半封閉式底注澆注系統，最小截面積設置在內澆口上， 各組元截面積比是EA直EA橫EA內=1.25 : 1.55 : 1;
⑤ 砂箱的設計，即在砂箱上設計了法蘭邊，內壁采用厚的鋼板焊接，長度方向的 鋼板采用整塊鋼板，上、下箱砂箱高度控制在600mm 700mm，砂箱箱擋高度控制在 300腿 400腿；
⑥ 夾緊裝置的設計，即在鑄件配箱結束后將夾緊裝置放到砂箱上，然后用梯形塊 插入砂箱與夾緊裝置之間并打實；
⑦澆注溫度的控制及冷鐵的設置，即在鑄件中間較厚的部位增放了冷鐵，澆注溫 度控制在1300'C 1305'C,澆注時間為100秒 110秒。
采用以上的方法后，由于在造型、澆注位置、砂箱的設計、夾緊裝置的設計、澆 注溫度及冷鐵的設置這些工藝步驟中均針對鑄件的特點進行防止超長型橫梁鑄件的變 形，因此能降低鑄件的報廢率，即提高成品的合格率。
所述的模型采用東北紅松。
所述的模型底框采用的厚方管為200mmX200mmX10mm的方管。 所述的膠合板的厚度不少于20mm。 所述的兩個澆口之間的距離不小于1000mm。
所述的鑄件上部的機械加工余量為+20mm，下部和側部的機械加工余量為+15mm。 所述的砂箱設計中，內壁采用50mm厚的鋼板，所述的法蘭邊采用40mm厚的鋼
板，砂箱箱擋采用30mm厚鋼板，上、下箱砂箱高度控制在600mm，砂箱箱擋高度控
制在300mm。
所述的澆注溫度采用1305'C,澆注時間采用106秒。 以上的這些改進，均是更大限度地減小鑄件的變形。


附圖所示的是本發明大型橫梁鑄件的設計方法中鑄件示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細地說明，但本發明不僅局限于 以下具體實施例。
由附圖所示的本發明大型橫梁鑄件的設計方法中鑄件示意圖可知，本大型橫梁鑄 件的設計方法包括以下步驟
① 先進行模具制作及分型面的確定針對該鑄件的結構特點，工藝設計時采用三 箱造型，其中模型采用東北紅松，模型底框采用200mraX200mmX10mm的厚方管焊接而 成，而且長度方向的方管必須采用整根方管制成，主要目的是為了不使模具變形，提高 模具的整體結構性能。在型板上鋪兩層木板和一層厚度不少于20mm的膠合板。模具各 自安裝在中、下箱型板中。模具要嵌入型板內20mm深，然后采用M20的螺絲與底框固 緊，必須要保證型板與模具固定牢固。
② 澆注位置的確定依據"大流量、低流速、平穩潔凈地充型"的原則，為了盡 可能使鐵液充型后型腔內溫度場均衡，針對橫梁鑄件的結構特點，而且還要考慮生產成 本的節約，為此內澆口設在鑄件長度方向單側面的中心部位，這樣能縮小砂箱內徑尺寸，
而且兩個澆口之間的距離不小于1000mm，是為了讓兩端總高度不高的地方多進鐵，從 而達到型腔內鐵水溫度均衡。
(D工藝參數的確定鑄件留了機械加工余量，其中上部為+20mm，下部、側部均 為+15mm。該鑄件的砂芯全部為有芯頭砂芯，為了確保內腔泥芯不抬起撞穿，在上箱非 加工面上安放了泥芯撐。
④ 澆注系統的設計按照大孔出流理論設計澆注系統，球墨鑄件宜即采用半封閉 式底注澆注系統，這樣有利于鐵液平穩進入型腔，也有利于熔渣的上浮。最小截面積設 置在內澆口上，各組元截面積比這EA直EA橫EA內=1.25 : 1.55 : 1，因此只需計 算出最小截流面積EA內，即可確定其余各組元截面積。
⑤ 砂箱的設計為了確保鑄型在起吊、澆注時有足夠的強度，考慮到砂箱結構的 合理性、起吊攀位置的合理安排，砂箱采用300mm寬的法蘭邊，增加砂箱在起吊時的 強度和球鐵在石墨膨脹時有足夠的強度來抵擋，則內壁采用50mm厚的鋼板焊接，長度 方向的鋼板必須采用整塊鋼板來提高砂箱的整體強度。法蘭邊則用40mm厚鋼板，砂箱 箱擋用30mm厚鋼板，目的是在保證有足夠強度的前提下來節省成本。上、下箱砂箱高 度控制在600mm，砂箱箱擋的高度必須控制在300mm,這樣可以保證鑄型起模后不變 形，并且可以承受鑄件、型砂及上中箱的總重量的壓力。起吊攀位于離中心5000mm, 目的是在起吊時重心借到兩側面，使箱壁不易變形。
⑥ 夾緊裝置的設計夾緊裝置的主要作用是鑄件在澆注完畢后，液態金屬冷卻至 共晶線以下時，石墨開始大量析出帶來的巨大的膨脹力，可能將砂箱抬起、鑄型型腔脹 大而引起的鑄件變形，因此在鑄型配箱結束后將夾緊裝置放到砂箱上，然后采用梯形塊 插入砂箱與夾緊裝置之間并打實。
⑦ 澆注溫度的控制及冷鐵的設置由于橫梁鑄件壁厚不均勻，在冷卻過程中厚、 薄兩部分溫度相差較大，中間較厚部分冷卻慢而具有殘余拉應力，側壁部分具有壓應力， 促使鑄件產生翹曲變形，因此在中間較厚部分的上面增放了冷鐵來減小厚、薄兩部分的 溫度相差，來減少殘余應力。澆注溫度控制在1300" 1305'C,溫度過高則殘余應力增 加，溫度過低可能澆注不足，所以控制在1305'C為宜。澆注時間為106秒。
權利要求
1、一種大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的設計方法包括以下幾個步驟①先進行模具設計及分型面的確定，即所述的模具采用三箱造型，模型底框采用厚方管焊接而成，且長度方向采用整根方管制成，在型板上鋪兩層木板和一層膠合板；模具各自安裝在中、下箱型板中，然后與底框固緊；②澆注位置的確定，即內澆口數量為兩個，設在鑄件長度方向的單側中心部位；③工藝參數的確定，即鑄件上部、下部和側面各留有機械加工余量，鑄件砂芯為有芯頭砂芯，且在上箱非加工面上安放了泥芯撐；④澆注系統的設計，即采用半封閉式底注澆注系統，最小截面積設置在內澆口上，各組元截面積比是∑A直∶∑A橫∶∑A內＝1.25∶1.55∶1；⑤砂箱的設計，即在砂箱上設計了法蘭邊，內壁采用厚的鋼板焊接，長度方向的鋼板采用整塊鋼板，上、下箱砂箱高度控制在600mm～700mm，砂箱箱擋高度控制在300mm～400mm；⑥夾緊裝置的設計，即在鑄件配箱結束后將夾緊裝置放到砂箱上，然后用梯形塊插入砂箱與夾緊裝置之間并打實；⑦澆注溫度的控制及冷鐵的設置，即在鑄件中間較厚的部位增放了冷鐵，澆注溫度控制在1300℃～1305℃，澆注時間為100秒～110秒。
2、 根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的模型采 用東北紅松。
3、 根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的模型底 框采用的厚方管為20OmmX200mmX lOmra的方管。
4、 根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的膠合板 的厚度不少于20mm。 '
5、 根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的兩個澆 口之間的距離不小于1000mm。
6、 根據權利要求l所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的鑄件上 部的機械加工余量為+20mm,下部和側部的機械加工余量為+15mm。
7、 根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的砂箱設 計中，內壁采用50mm厚的鋼板，所述的法蘭邊采用40mm厚的鋼板，砂箱箱擋采用30mm厚鋼板，上、下箱砂箱高度控制在600mm，砂箱箱擋高度控制在300mm。
8、根據權利要求1所述的大型橫梁鑄件的設計方法，其特征在于所述的澆注溫度采用1305℃，澆注時間采用106秒。
全文摘要
本發明公開了一種大型橫梁鑄件的設計方法，包括以下幾個步驟①模具采用三箱造型，模型底框采用厚方管焊接而成，且長度方向采用整根方管制成；②內澆口設在鑄件長度方向的單側中心部位；③鑄件上部、下部和側面各留有機械加工余量，且在上箱非加工面上安放了泥芯撐；④采用半封閉式底注澆注系統，各組元截面積比是∑A直∶∑A橫∶∑A內＝1.25∶1.55∶1；⑤在砂箱上設計了法蘭邊，內壁采用厚的鋼板焊接，長度方向的鋼板采用整塊鋼板；⑥在鑄件配箱結束后將夾緊裝置放到砂箱上，然后用梯形塊插入砂箱與夾緊裝置之間并打實；⑦在鑄件中間較厚的部位增放了冷鐵。采用以上的方法后，能防止超長型橫梁鑄件的變形，即提高成品的合格率。
文檔編號B22C9/00GK101342574SQ200810062948
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月7日 優先權日2008年7月7日
發明者宋賢發, 趙益鋒 申請人:寧波日月鑄業實業有限公司